Utvid grensen

I begynnelsen av 2021 lanserte Sandvik Mining and Rock Solutions en ny topphammer borrigg - Pantera DP1600i. Det er det nyeste medlemmet i Pantera DPi-familien av store hydrauliske belteboremaskiner, som kjennetegnes av høye penetrasjonsrater og avanserte automatiseringsalternativer for databasert flåtestyring og optimalisering av boreytelse. Hullstørrelsen har imidlertid til nå vært begrenset til 152 millimeter (6 tommer).

Utgangspunktet for Pantera DP1600i var å skape en nøye balanse mellom alle de tre dominerende komponentene i boreriggen: undervognen, borhammeren og boreverktøyene, for å kunne bore store hullstørrelser på mellom 140 og 178 millimeter (5,5-7 tommer).

Løsningen med undervognen er i hovedsak basert på den pålitelige og velprøvde boreplattformen i Pantera DPi-serien, som er oppgradert med kritiske deler i det hydrauliske systemet og en redesignet bomstruktur for å kunne bære en kraftigere borhammer. Dette gir høyere kapasitet og til slutt større hullstørrelse, uten å øke det fysiske fotavtrykket til boreriggen.

"Vi har lang erfaring med dokumentert ytelse innen topphammer overjordsrigg med riggene i Pantera DPi-serien, helt tilbake til 2008, så derfor var det et naturlig valg å oppgradere den eksisterende plattformen til neste nivå for denne nye løsningen, forklarer Jarno Vii-taniemi, produktsjef for topphammer overjords borrigg hos Sandvik Mining and Rock Solutions.

Den nye bergborhammeren RD1840C tar tak i utfordringen med å øke Slag-borhammerens energi uten å øke borets fysiske størrelse ved hjelp av et lengre og dermed tyngre borestempel. Stempelets geometri, lengde og vekt er optimalisert for boreverktøyet og den ønskede, større optimale hullstørrelsen på 165 millimeter, noe som resulterer i en mer effektiv, lengre slagbølgeform og forbedret boredynamikk.

"En viktig fordel med Topphammer XL-konseptet er at de tre hovedkomponentene i boresystemet - boreriggen, borhammeren og boreverktøyene - alle er gjennomgått, redesignet og gjensidig optimalisert", sier Jukka Siltanen,
product line manager rock drills hos Sandvik Mining and Rock Solutions. "Det fungerer virkelig veldig bra som en helhet."

RD1840C leveres som tilleggsutstyr med Sandviks RockPulse-system for verktøystressovervåking, som gir operatø ren sanntidsmålinger av tre viktige boreparametere: borkronens respons, verktøyets belastning og matningsnivået. Systemet måler i sanntid spenningsbølgene som induseres av hvert stempelslag, og dette hjelper operatø ren med å unngå dårlig bergkontakt og for store strekkspenninger samt over- eller undermating.

Boreverktøysystemet som er optimalisert for topphammer XL borrigg-konseptet, er den nye Sandvik LT90-familien. Utfordringen i utviklingen av disse boreverktøyene var den lengre og kraftigere sjokkbølgen som genereres av den nye borhammeren RD1840C. Mer spesifikt, hvordan overføre den på en kontrollert måte til bunnen av hullet med minimalt energitap for å maksimere inntrengningshastigheten.

"Vi har mer energi i hele systemet", sier Fredrik Björk, produktsjef for boreverktøy for overflateboring hos Sandvik Mining and Rock Solutions. "Hvis du ikke knuser fjellet med den energien, vil den i stedet ødelegge borestrengen og gjengene. Den vil bli omdannet til varme."

Utfordringen ble hovedsakelig løst ved å forbedre dynamikken i boringen, noe som i sin tur krever nøye balansering av flere potensielt motstridende parametere. En av disse er stivheten til borestrengen for å oppnå rette hull, samtidig som man unngår for stor stivhet for å forhindre at boreverktøyene brekker under bøying. Å begrense stivheten betyr i praksis også å unngå for store diametre på stangen, fordi det vil føre til høyere spenninger i gjengeskjøtene under bøying.

I stanggjengene handler balanseringen om å gjøre gjengene så slanke som mulig, men likevel sterke nok til å optimalisere koblingsegenskapene til borstangen. Den praktiske fordelen med dette er at det er enkelt å gjenge og løsne gjengene på stengene og borekronene.

En annen viktig balansegang er mellom slitestyrke og hardhet, fordi et for hardt verktøystål også blir for sprøtt. En stor ressurs for Sandvik i så måte er den kunnskapen om stålsorter og varmebehandling som finnes internt i Sandvik i Sverige.

RD1840C-borhammeren har gjennomgått tusenvis av timer med benktesting, og hele boreriggen har tilbakelagt mer enn 100 000 meter med boring under vanskelige bergforhold. Felttestene har foregått i Nord-Europa siden januar 2019, noe som betyr at Top Hammer XL-løsningen har måttet tåle et bredt spekter av forhold som er typiske for subarktiske områder, inkludert to vintersesonger med minimumstemperaturer ned mot -40 ˚C og varmt sommervær med temperaturer på opptil 30 ˚C. Riggen og verktøyene har tålt påkjenningene med glans.

Resultatene viser en 50 prosent reduksjon i drivstofforbruk, 25 prosent reduksjon i totale borekostnader og 15 prosent �ke produktivitet sammenlignet med DTH-metoden (down-the-hole)*. I tillegg har de nye bergboringsverktøyene utmerket levetid på kronen sammenlignet med konkurrerende produkter og teknologier. For å illustrere hvor store drivstofbesparelsene er under typiske gruveforhold, kan de sammenlignes med det årlige forbruket til 107 gjennomsnittlige familiebiler. Fordelene er også tilgjengelige i gruvedrift i stor høyde. Reduksjonen på 50 prosent i drivstofforbruk har naturligvis også en betydelig innvirkning på CO2-utslippene.

Sandvik er den første OEM-leverandøren som introduserer denne typen innovativ teknologi for topphammerboring som kan oppnå kostnadseffektive boreresultater i store hullstørrelser i gruvedrift. Top Hammer XL utvider hullstørrelsesområdet for topphammerboringsteknologien opp til 178 millimeter (7 tommer), noe som gjør de iboende mer drivstoffeffektive topphammerborene til et levedyktig alternativ til DTH-teknologi i betydelig større skala enn tidligere.